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美橡树岭开展乏燃料长期处置容器研究

汇报人：

2024-01-31

contents

目录

引言

乏燃料长期处置容器概述

容器制造工艺技术研究

容器性能检测与评估方法

容器安全性分析及风险控制措施

橡树岭地区乏燃料长期处置容器应用前景展望

01

引言

随着全球能源需求的不断增长，核能作为一种清洁、高效的能源方式受到广泛关注。然而，核能发展过程中产生的乏燃料处理和处置问题也日益凸显。

能源需求增长与核能发展

乏燃料长期处置是核能可持续发展的关键环节，对于保障核能安全、环境保护以及资源利用具有重要意义。

乏燃料长期处置的重要性

美橡树岭作为国际核能研究的领先机构，一直致力于乏燃料处理和处置技术的研究与创新，为全球核能发展做出了重要贡献。

美橡树岭的研究地位与贡献

开发具有高效、安全、经济特点的乏燃料长期处置容器，满足未来核能发展的需求。

设计并优化乏燃料长期处置容器的结构、材料和性能；评估容器的长期安全性、稳定性和可靠性；研究容器的制造、运输和安装等关键技术。

主要任务

研究目标

研究方法

采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对乏燃料长期处置容器进行全面深入的研究。

技术路线

从容器设计、材料选择、性能评估到制造工艺等方面进行系统研究，形成完善的技术体系和标准规范；加强与国内外相关机构的合作与交流，共同推动乏燃料长期处置技术的发展。

02

乏燃料长期处置容器概述

金属容器

采用不锈钢或钛合金等金属材料制造，具有良好的机械性能和耐腐蚀性能，适用于地质处置库中的长期储存。

陶瓷容器

采用高纯度氧化铝或氮化硅等陶瓷材料制造，具有优异的耐高温、耐腐蚀和辐射稳定性，但制造成本较高。

复合容器

结合金属和陶瓷材料的优点，采用多层结构设计，既保证了机械强度和耐腐蚀性，又提高了辐射稳定性。

应选用具有良好机械性能、耐腐蚀性能、辐射稳定性和经济性的材料，如不锈钢、钛合金、高纯度氧化铝或氮化硅等。

材料选择

容器材料应具有良好的力学性能和加工性能，以满足容器的制造和加工要求；同时应具有优异的耐腐蚀性能和辐射稳定性，以保证容器在长期储存过程中的安全性和稳定性。

性能要求

容器结构设计应首先考虑安全性，确保容器在运输、储存和处置过程中不会发生破损或泄漏等安全事故。

安全性原则

在满足安全性要求的前提下，应尽量降低容器的制造成本和运行成本，提高经济性。

经济性原则

容器结构设计应保证在长期储存过程中具有足够的可靠性和稳定性，能够抵御各种外部干扰和内部衰变等因素的影响。

可靠性原则

容器结构设计应考虑可维护性，方便对容器进行检查、维修和更换等操作。

可维护性原则

03

容器制造工艺技术研究

选择适合长期处置的高强度、耐腐蚀材料，如不锈钢、钛合金等。

采用精密铸造、锻造或焊接等工艺，将材料加工成容器所需形状。

对容器进行退火、淬火等热处理，提高其力学性能和耐腐蚀性。

对容器内外表面进行打磨、抛光或喷涂防腐涂层，增强其耐久性。

材料准备

加工成型

热处理

表面处理

精密铸造技术

焊接技术

热处理技术

无损检测技术

01

02

03

04

确保容器壁厚均匀、无缺陷，提高整体结构强度。

采用先进的焊接工艺，确保焊缝质量，防止辐射泄漏。

通过优化热处理工艺参数，提高容器的力学性能和耐腐蚀性。

采用X射线、超声波等无损检测技术，对容器进行全面检测，确保其安全可靠。

加强材料研发

推广智能制造

强化过程控制

开展国际合作

开发新型高强度、耐腐蚀材料，提高容器的使用寿命。

加强制造过程中的质量监控和工艺控制，确保产品质量稳定可靠。

应用智能制造技术，提高生产效率，降低成本。

与国际先进企业开展合作，引进先进技术和管理经验，提升我国乏燃料容器制造水平。

04

容器性能检测与评估方法

采用射线检测、超声检测、磁粉检测等手段对容器进行全面检测；

无损检测技术

破坏性试验技术

化学分析技术

数值模拟技术

对容器进行压力试验、冲击试验等，以验证容器的极限承载能力；

对容器材料的化学成分进行分析，评估其耐腐蚀性和化学稳定性；

采用有限元分析等方法对容器的力学性能和热工性能进行模拟分析。

综合评估方法

将各项检测指标进行综合分析，评估容器的整体性能；

对比评估方法

将容器性能与同类型产品进行对比，评估其优劣；

风险评估方法

对容器在长期服役过程中可能面临的风险进行评估；

标准制定

根据检测结果和评估结论，制定乏燃料长期处置容器的性能标准和检测规范。

05

容器安全性分析及风险控制措施

03

多层次安全分析模型

从单一容器到整体存放系统，建立多层次的安全分析模型，全面评估长期存放的安全性。

01

基于物理和化学原理构建模型

考虑容器材料、结构、环境等因素，分析容器在长期存放过程中的稳定性和安全性。

02

引入概率安全分析方法

对不确定性因素进行量化分析，评估容器在不同工